CN105018809A - 一种含稀土Nd的Al-Cu-Mg-Fe-Ni高强耐热铝合金及其时效工艺 - Google Patents
一种含稀土Nd的Al-Cu-Mg-Fe-Ni高强耐热铝合金及其时效工艺 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种含稀土Nd的Al-Cu-Mg-Fe-Ni高强耐热铝合金及其时效工艺。该工艺通过将Al-Cu-Mg-Fe-Ni-Nd合金进行530±5？℃×1~2？h固溶处理，并在室温水中淬火获得过饱和固溶体；淬火后的合金于30~120？min内进行(170~195)℃×(1~32)？h时效热处理，优选出195℃×(18~20)？h为其单级时效制度。本发明旨在提供适合工业化生产的含钕Al-Cu-Mg-Fe-Ni高强耐热铝合金的峰时效热处理工艺，以使合金获得较优异的室温力学性能。
Description
技术领域
本发明属于有色金属合金热处理技术领域，具体涉及一种含稀土Nd的Al-Cu-Mg-Fe-Ni高强耐热铝合金及其时效热处理工艺。
背景技术
Al-Cu-Mg-Fe-Ni合金系耐热铝合金，在高温下强度高，热状态下塑性强，且具有持久强度高和蠕变抗力时间长等优点，被广泛应用于兵器、船舶、航空、航天、汽车等行业。在铝合金中添加少量稀土元素可以起到变质、净化和微合金化的作用。大量文献研究了不同稀土对铝合金组织与性能的影响，表明稀土在铝合金中具有许多积极的作用。稀土Nd在Al-Cu合金中能够细化合金的时效强化相，提高合金的力学性能。但稀土Nd在Al-Cu-Mg-Fe-Ni合金中的应用却未见报道。Al-Cu-Mg-Fe-Ni合金为可热处理强化合金，现有技术中与其相关的热处理工艺报道较丰富。但稀土Nd的添加将影响Al-Cu-Mg-Fe-Ni合金的峰时效制度，现有的时效热处理工艺无法满足要求。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种含稀土Nd的Al-Cu-Mg-Fe-Ni高强耐热铝合金及其时效工艺。
上述目的是通过下述方案实现的：
一种含稀土Nd的Al-Cu-Mg-Fe-Ni高强耐热铝合金，其特征在于，所述铝合金的质量百分比成分为： Cu 1.9~2.7%，Mg 1.3~1.8%，Fe 0.9~1.2%，Ni 0.9~1.2%，Nd 0.05~0.50%，余量为Al。
一种上述高强耐热铝合金的时效工艺，其特征在于，所述工艺包括以下步骤：
(1) 对所述铝合金进行530±5 ℃×1~2 h固溶处理，并立即在室温水中淬火；
(2) 淬火后30~120 min内，对步骤(1)获得的铝合金进行(170~195)℃×(1~32) h时效热处理。
根据上述时效工艺，其特征在于，步骤(2)的时效热处理工艺是将含稀土Nd的Al-Cu-Mg-Fe-Ni铝合金在195 ℃下保温18~20 h。
本发明的有益效果：本发明通过添加稀土元素以及改进热处理工艺，使合金获得较优异的室温力学性能。
附图说明
图1为含稀土Nd的Al-Cu-Mg-Fe-Ni铝合金在195 ℃时效处理不同时间后的室温力学性能曲线。
具体实施方式
为实施本发明，按照上述发明内容描述制备合金铸锭后通过热挤压获得棒材。合金成分为(重量百分比)：Cu 1.9~2.7%，Mg 1.3~1.8%，Fe 0.9~1.2%，Ni 0.9~1.2%，Nd 0.05~0.50%，余量为Al。对合金棒材进行固溶处理及时效热处理。并根据《金属材料室温拉伸试验方法》(GB/T228.12010)所测量的室温拉伸性能结果作为评价的标准。
实施例1
合金成分为(重量百分比)：Cu 2.7%, Mg 1.5% , Fe 0.9%, Ni 0.9%, Nd 0.05%, 余量为Al的挤压棒材经530 ℃×1.5 h固溶处理后在室温水中进行淬火，淬火后于120 min内将试样置于空气循环炉中进行195 ℃×18h的时效热处理。该合金在195 ℃下时效19 h后的室温力学性能数据见表1。
实施例2
合金成分为(重量百分比)：Cu 2.3%, Mg 1.8%, Fe 1.0%, Ni 1.0%, Nd 0.22%, 余量为Al的挤压棒材经530 ℃×1.0 h固溶处理后在室温水中进行淬火，淬火后于80 min内将试样置于空气循环炉中进行195 ℃×19 h的时效热处理。检测所得该合金的室温力学性能数据见表1。
实施例3
合金成分为(重量百分比)：Cu 2.3%, Mg 1.3%, Fe 1.2%, Ni 1.2%, Nd 0.5%, 余量为Al的挤压棒材经525 ℃×2.0 h固溶处理后在室温水中进行淬火，淬火后于30 min内将试样置于空气循环炉中进行195 ℃×20 h的时效热处理。检测所得该合金的室温力学性能数据见表1。
实施例4
合金成分为(重量百分比)：Cu 2.5%, Mg 1.4%, Fe 1.0%, Ni 1.0%, Nd 0.18%, 余量为Al的挤压棒材经535 ℃×2.0 h固溶处理后在室温水中进行淬火，淬火后于60 min内将试样置于空气循环炉中进行170 ℃×20 h的时效热处理。检测所得该合金的室温力学性能数据见表1。
实施例5
合金成分为(重量百分比)：Cu 1.9%, Mg 1.8%, Fe 0.9%, Ni 0.9%, Nd 0.10%, 余量为Al的挤压棒材经535 ℃×1.5 h固溶处理后在室温水中进行淬火，淬火后于90 min内将试样置于空气循环炉中进行170 ℃×24 h的时效热处理。检测所得该合金的室温力学性能数据见表1。
对比例1
不含稀土Nd的合金成分为(重量百分比)：Cu 2.5%，Mg 1.5%，Fe 1.1%，Ni 1.1%，余量为Al。挤压棒材在535 ℃固溶处理1.5 h后于室温下进行水淬，淬火后的试样于30 min内在空气循环炉中进行峰时效热处理(195 ℃×12 h)。表1列出了该合金在195 ℃下时效12 h后的室温力学性能数据。
表1 含Nd的Al-Cu-Mg-Fe-Ni合金时效后的室温力学性能
试验结果表明，含稀土Nd的Al-Cu-Mg-Fe-Ni合金在195 ℃下时效18~20 h能达到峰时效状态；不含Nd的合金峰时效制度为195 ℃×12 h。稀土Nd的添加将影响Al-Cu-Mg-Fe-Ni合金峰时效到达的时间，及合金处于峰时效状态时的强度。适合工业化生产的含钕Al-Cu-Mg-Fe-Ni合金的峰时效制度为195 ℃×18~20 h。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过参照本发明的优选实施例已经对本发明进行了描述，但对本领域技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所做改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (3)
1.一种含稀土Nd的Al-Cu-Mg-Fe-Ni高强耐热铝合金，其特征在于，所述铝合金的质量百分比成分为： Cu 1.9~2.7%，Mg 1.3~1.8%，Fe 0.9~1.2%，Ni 0.9~1.2%，Nd 0.05~0.50%，余量为Al。
2.一种权利要求1所述高强耐热铝合金的时效工艺，其特征在于，所述工艺包括以下步骤：
(1) 对所述铝合金进行530±5 ℃×1~2 h固溶处理，并立即在室温水中淬火；
(2) 淬火后30~120 min内，对步骤(1)获得的铝合金进行(170~195)℃×(1~32) h时效热处理。
3.根据权利要求2所述的时效工艺，其特征在于，步骤(2)的时效热处理工艺是将含稀土Nd的Al-Cu-Mg-Fe-Ni铝合金在195 ℃下保温18~20 h。
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| CN110669969A (zh) * | 2019-09-23 | 2020-01-10 | 山东南山铝业股份有限公司 | 一种低稀土高强铝合金及其制备方法 |
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Non-Patent Citations (1)
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|---|
| 王国军: "固溶处理和淬火对Al-2.18Cu-1.54Mg-0.92Fe-0.94Ni高纯合金组织和性能的影响", 《有色金属工艺科技创新——中国有色金属学会第七届学术年会论文集》 * |
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